Practical Tasks IChO2017 - BRA version

Código do Estudante BRA-X

Exame Experimental (Versão Oficial BRASIL), 49a IChO 2017, Tailândia 1

Exame Experimental

"Bonding the World with Chemistry"

49th INTERNATIONAL CHEMISTRY OLYMPIAD Nakhon Pathom, THAILAND



Instruções Gerais.

Páginas: Esse caderno contém 37 páginas para exame experimental (incluindo as folhas de resposta). Há um total de 3 práticas – Prática 1A, Prática 1B e Prática 2.

Leitura do Exame: Os estudantes terão 15 minutos para a leitura desse caderno de exame antes dos experimentos serem iniciados. A versão oficial em inglês desse caderno de exame está disponível apenas para consulta a fim de dirimir eventuais dúvidas.

Tempo de Exame: Os estudantes terão um tempo total de 5 horas para completar todas as práticas do exame. Quando planejar o seu trabalho, perceba que alguns passos necessitam de 20 a 30 minutos.

Início/fim: Os estudantes devem começar assim que for dado o comando “START” e devem parar o seu trabalho imediatamente quando o comando “STOP” for anunciado.

O supervisor irá avisar quando faltarem 30 minutos para o comando “STOP”.

O atraso em parar a prática após o comando “STOP” já anunciado há 1 minuto levará ao cancelamento de seu exame prático.

Após o comando “STOP” ser anunciado, coloque seus papéis do exame dentro do envelope do exame e aguarde em seu espaço no laboratório. O supervisor de laboratório deve vir pegar os seus papéis de exame e seus itens a serem avaliados, bem como verificar o seu espaço de laboratório.

Segurança: Você deve seguir as regras de segurança fornecidas no regulamento da IChO. Enquanto estiver no laboratório, você deve usar os óculos de segurança. Seus óculos pessoais podem ser usados se o supervisor autorizar. Você deve usar as luvas fornecidas quando manusear reagentes ou substâncias químicas.

Se você infringir as regras de segurança dos regulamentos da IChO, você receberá somente 1 (UMA) ADVERTÊNCIA do supervisor de laboratório. Qualquer infração posterior à primeira advertência resultará em expulsão do laboratório e nota zero em todo o exame experimental.

Não é permitido comer e beber no laboratório.

Questão de segurança: Pipetar com a boca é estritamente proibido. Não hesite em perguntar ao seu assistente ou supervisor de laboratório se você

tiver qualquer dúvida em relação às questões de segurança. Informe ao seu supervisor quando necessitar sair do laboratório em uma pausa para o banheiro ou para o lanche.

Espaço de trabalho: Somente lhe é permitido trabalhar no espaço designado para você. Espaços e equipamentos compartilhados devem ser limpos após o uso.



Recarga e reposição de produtos químicos: Reagentes e vidrarias, a menos que seja

observado, não estão sujeitos à recarga e reposição. Reagentes e vidrarias serão recarregados ou repostos sem penalidade somente no primeiro incidente. Cada incidente posterior resultará na retirada de 1 ponto dos 40 pontos do exame experimental.

Descarte: Deixe todos os reagentes e vidrarias em seu espaço de trabalho. Sobras de reagentes devem ser descartados em recipiente designado para cada prática.

Folhas de resposta: Todos os resultados e respostas devem estar claramente escritos no espaço apropriado nas folhas de resposta para pontuação. Somente respostas escritas com caneta serão pontuadas.

Escreva o seu código de estudante em cada página.

Use somente as canetas providenciadas para você.

Qualquer coisa escrita fora da área apropriada nas folhas de resposta não serão pontuadas. Você pode usar o verso das folhas como rascunho.

Para qualquer cálculo, use somente a calculadora fornecida.

Mantenha-se hidratado durante o exame experimental. Bebidas e lanches são fornecidos na parte de fora do laboratório.

O espectrofotômetro UV deve ser compartilhado entre você e um outro estudante.

Durante as primeiras 2 horas, seu uso é livre. Você deve esperar até que o outro estudante termine. Você não pode usar o espectrofotômetro por mais de 1 hora. (Mais que isso você será solicitado a parar e deixar o outro estudante usá-lo). Você pode voltar ao espectrofotômetro se ele estiver livre. Organize o seu trabalho para não desperdiçar tempo esperando.

Tempo 09:00-10:00 10:00-11:00 11:00-12:00 12:00-13:00 13:00-14:00 Alocação Livre Livre L R Livre

L = estudante do lado esquerdo do espectrofotômetro.

R = estudante do lado direito do espectrofotômetro.

Você tem o direito de trabalhar as práticas em qualquer ordem.



Exame Experimental

Prática 1A



Reagentes e equipamentos (Prática 1A).

I. Reagentes e materiais (o rótulo real de cada um é dado em negrito)

Códigos de risco e

segurançaa

Solução para calibração de instrumento (Instrument

Check solution), 80 cm3 em um recipiente plástico

Solução de indicador de alaranjado de metila (Methyl

orange indicator solution) 2,00x10-4 mol dm-3, 30 cm3 em

um recipiente de vidro de boca larga.

H301

Solução de indicador azul de bromotimol (Bromothymol

blue indicator solution) 1,0010-3 mol dm-3, 30 cm3 em

um recipiente de vidro de boca larga.

H226

Solução de indicador vermelho de metila (Methyl red

indicator solution), 10 cm3 em um recipiente de vidro de

boca larga.

H225-H319-H371

HCl 1 mol dm-3, 30 cm3 em um recipiente plástico H290-H314-H335

NaOH 1 mol dm-3, 30 cm3 em um recipiente plástico H290-H314

Solução tampão (Buffer Solution A), 110 cm3 em um

recipiente plástico

Solução desconhecida X (Unknown solution X), 50 cm3

em um recipiente plástico

Solução desconhecida Y (Unknown solution Y), 50 cm3


Solução desconhecida Z (Unknown solution Z), 50 cm3


aVeja a página 35 para as definições de códigos de risco e segurança



II. Equipamentos e vidrarias

Equipamentos compartilhados Quantidade

Espectrofotômetro UV-visível 1 para cada 2 estudantes

Vidrarias individuais Quantidade

Béquer, 25 cm3 2

Balão volumétrico, 25,00 cm3 9

Pipeta graduada, 2,00 cm3 2

Proveta, 10,0 cm3 3

Pipeta de Pasteur 6

Bulbo de borracha para pipeta de Pasteur 6

Pipetador de borracha (ou pera) 1

Bandeja para pipetas 1

Tubos de ensaio (13 x 100 mm) 6

Estante para tubos de ensaio 1

Cubeta plástica, caminho óptico = 1,00 cm 1

Recipiente de descarte, 1 dm3 1

Conjunto de etiquetas em saco com zíper 1



Prática 1A 13%

a b c Total

a1 a2 b1 b2 b3 c1 c2

Pontuação máxima 12 2 6 1 1 2 2 26

Pontuação obtida

13% da Nota Total da IChO

Prática 1A: Indicador ácido-base e sua aplicação para a medida de pH

Indicadores ácido-base são ácidos (ou bases) fracas que exibem diferentes colorações quando estão presentes em solução nas suas formas ácida (HIn, cor 1) ou básica (In-, cor 2). Eles sofrem a seguinte reação em solução aquosa diluída.

HIn H+ + In-

À medida que o pH de uma solução contendo o indicador muda, o equilíbrio mostrado acima será deslocado para os reagentes (HIn) ou produtos (In-), causando a mudança de coloração da solução de acordo com as concentrações de cada uma das formas presentes. Em solução fortemente ácida, a maior parte do indicador estará presente na forma HIn (cor 1), e em solução fortemente básica, a maior parte do indicador estará presente na forma In- (cor 2). Em valores de pH intermediários, a solução será uma mistura da cor 1 (absorção no comprimento de onda 1) e da cor 2 (absorção no comprimento de onda 2), dependendo das quantidades relativas de HIn e In- presentes.

Pelo monitoramento dos valores de absorbância em 2 comprimentos de onda, as concentrações de HIn e In- podem ser calculadas pelas expressões seguintes:

Aλ1total = Aλ1

HIn + Aλ1In-

= λ1HIn b[HIn] + λ1

In-b[In-]

Aλ2total = Aλ2

HIn + Aλ2In-

= λ2HIn b[HIn] + λ2

In-b[In-]

onde b é caminho óptico da solução e a absortividade molar.

Em certo valor de pH, as quantidades relativas de HIn e In- na solução estão relacionadas à constante de dissociação ácida (Ka) do indicador, como mostrado na equação a seguir:

KaH InHIn

Assim sendo, para um valor fornecido de pH, a constante de dissociação ácida (Ka) do indicador pode ser calculada quando as quantidades relativas de HIn e de In- na solução são conhecidas.



Procedimento Experimental

Instruções para uso do espectrofotômetro

1. Ajuste o espectrofotômetro para medir a absorbância em um comprimento de onda desejado seguindo o procedimento mostrado no diagrama.

2. Limpe a parte externa da cubeta contendo água destilada e insira a cubeta no compartimento de amostra (sample compartment).

3. Ajuste o zero de absorbância usando água.

4. Remova a cubeta, e substitua a água da cubeta pela amostra em solução a ser analisada. Tome o cuidado para eliminar as bolhas e limpe o exterior da cubeta antes de colocá-la no compartimento de amostra (sample compartment).

5. Leia o valor para a absorbância da amostra.

Nota: Quando mudar o comprimento de onda, tome o cuidado de ajustar o zero de absorbância usando “água”.

Spectrophotometer No.

Keypad

Sample Compartment Screen



Passo 1: Pressione 1

Pressione o número 1 no teclado (Keypad) para selecionar o

modo “Photometric”

Nota: Se o menu principal não for mostrado na tela (Screen) como na figura à

esquerda, aperte [return] no teclado (Keypad)

Passo 2: Pressione 1

Pressione o número 1 “Photometric” no teclado (Keypad) para

selecionar o modo de comprimento de onda único.

Passo 3: Defina o comprimento de onda

Pressione o botão [GO TO WL] no teclado (Keypad) para

selecionar o comprimento de onda

Pressione os números no teclado (Keypad)

Nota: Por exemplo, se o comprimento de onda desejado for 432, pressione 4 3

2 no teclado (Keypad).

Pressione [ENTER] no teclado (Keypad)

[GO TO WL] 4 3 2 [ENTER]

Nota: Se a Abs não for mostrada na tela (Screen), pressione [F1] no teclado

(Keypad) para mudar entre %T e Abs

Passo 4: Obtenha o valor da absorbância

Coloque a cubeta contendo água no compartimento

da amostra (Sample compartment) e pressione

[AUTO ZERO] no teclado.

Coloque a cubeta contendo a solução‐amostra no

compartimento da amostra (Sample compartment)

para medir a absorbância.

Repita os passos 3‐4 para medir a absorbância em outros comprimentos de onda

Enxague com água deionizada

(DI water)

Preencha a cubeta com a

solução até cerca de ¾ de sua

altura e seque‐a com papel



Informações Gerais

Em HCl 0,1 mol dm–3, os indicadores estão todos na forma ácida (HIn).

Em NaOH 0,1 mol dm–3, os indicadores estão todos na forma básica (In–).

Não haverá pontuação para a resposta nos quadros de linha pontilhada.

NOTA:

É sugerido aos estudantes checar o espectrofotômetro antes de usá-lo, pela medida dos valores de absorbância da solução de verificação do instrumento (Instrument Check solution) em dois comprimentos de onda diferentes, 430 nm e 620 nm.

Espectrofotômetro No. ________ foi usado durante o experimento.

Anote os valores de absorbância da solução de verificação do instrumento (Instrument Check solution).

A (430 nm) A (620 nm)

Valor Medido

________________

________________

Valor-Guia 0,220 – 0,260 0,450 – 0,510

Caso os valores medidos estejam dentro dos valores-guia, você poderá proceder com o restante do experimento. Caso contrário, solicite assistência.

Parte a

Medidas de absorbância do indicador ácido-base alaranjado de metila (methyl orange) em ácido forte e em base forte

1. Pipete 1,50 cm3 da solução do indicador alaranjado de metila (methyl orange indicator) 2,00 10-4 mol dm-3 em um balão volumétrico de 25,00 cm3, adicione 2,5 cm3 de HCl 1 mol dm-3 dentro do balão e complete o volume com água destilada. Anote as absorbâncias a 470 nm e 520 nm.

2. Pipete 2,00 cm3 da solução do indicador alaranjado de metila (methyl orange indicator) 2,00 10-4 mol dm-3 em um balão volumétrico de 25,00 cm3, adicione 2,5 cm3 de NaOH 1 mol dm-3 dentro do balão e complete o volume com água destilada. Anote as absorbâncias a 470 nm e 520 nm.

3. Calcule as absortividades molares a 470 nm e 520 nm das formas ácidas e básicas do alaranjado de metila (methyl orange).



a1) Anote os valores de absorbância do alaranjado de metila (methyl orange) em soluções ácida e básica.

(Você não precisa preencher a tabela toda.)

a2) Calcule as absortividades molares das formas ácida e básica do alaranjado de metila (methyl orange) (unidades, dm3 mol-1 cm-1)

Área para cálculos

Alaranjado de metila na forma ácida A (470 nm) A (520 nm) Medida 1 Medida 2 Medida 3

Valor aceito (3 dígitos após a vírgula)

_____________

_____________

Alaranjado de metila na forma básica A (470 nm) A (520 nm) Medida 1 Medida 2 Medida 3

Valor aceito (3 dígitos após vírgula)

_____________

_____________



As absortividades molares das formas ácida e básica de alaranjado de metila são as seguintes: (unidades, dm3 mol-1 cm-1)

forma ácida (HIn) forma básica (In–)

Alaranjado de metila

470HIn 520

HIn 470In- 520

In-

____________

____________

____________

____________

Parte b

Medidas de absorbância do indicador ácido-base azul de bromotimol (bromothymol blue) em solução tampão

O indicador azul de bromotimol é um indicador ácido-base que apresenta cor amarela quando ele está presente na sua forma ácida (HIn) e apresenta a cor azul quando ele está presente na sua forma básica (In–). A absorção máxima do azul de bromotimol na sua forma ácida é a 430 nm e a da sua forma básica é a 620 nm. As absortividades molares do azul de bromotimol na sua forma ácida são 16600 dm3

mol-1 cm-1 a 430 nm e 0 dm3 mol-1 cm-1 a 620 nm. As

absortividades molares do azul de bromotimol na sua forma básica são 3460 dm3 mol-1 cm-1 a 430 nm e 38000 dm3 mol-1 cm-1 a 620 nm.

1. Pipete 1,00 cm3 da solução do indicador azul de bromotimol (bromothymol blue indicator) 1,00 × 10-3 mol dm-3 em um balão volumétrico de 25,00 cm3, e complete o volume usando a solução A. (Nota: a solução A é uma solução tampão de pH = 7,00)

2. Anote as absorbâncias a 430 nm e 620 nm.

3. Calcule as concentrações da forma ácida e da forma básica da solução de azul de bromotimol (bromothymol blue indicator) no balão volumétrico.

4. Calcule a constante de dissociação ácida do azul de bromotimol (bromothymol blue).

b1) Anote os valores de absorbância do azul de bromotimol na solução tampão

(Você não precisa preencher toda a tabela.)

Azul de bromotimol na solução tampão A (430 nm) A (620 nm) Medida 1 Medida 2 Medida 3

Valor aceito (3 dígitos após a vírgula)

_____________

_____________



b2) Calcule as concentrações da forma ácida e da forma básica do indicador azul de bromotimol na solução resultante.


As concentrações da forma ácida e da forma básica do azul de bromotimol na solução resultante são as seguintes:

[HIn], mol dm-3 [In–], mol dm-3

___________________ (3 algarismos significativos)

___________________ (3 algarismos significativos)

b3) Calcule a constante de dissociação ácida do azul de bromotimol a partir deste experimento.


A constante de dissociação ácida do azul de bromotimol a partir deste experimento é:

Constante de dissociação ácida = ___________________________ (3 algarismos significativos)



Parte c

Determinação do pH da solução usando o indicador ácido-base vermelho de metila (methyl red)

O vermelho de metila é um indicador que apresenta cor rosa-avermelhado quando ele está presente na sua forma ácida (HIn) e apresenta cor amarela quando ele está presente na sua forma básica (In–). As absortividades molares do vermelho de metila na sua forma ácida são 9810 dm3 mol-1 cm-1 a 470 nm e 21500 dm3 mol-1 cm-1 a 520 nm. As absortividades molares do vermelho de metila na sua forma básica são 12500 dm3 mol-1 cm-1 a 470 nm e 1330 dm3 mol-1 cm-1 a 520 nm. O pKa do vermelho de metila é 4,95.

Nota: Não é necessário medir o volume usado nesta parte com exatidão, uma vez que isto não afeta a exatidão dos resultados obtidos.

1. Encha um tubo de ensaio até um quarto com a solução X de pH desconhecido. Adicione três gotas do vermelho de metila (methyl red) dentro da solução e misture completamente. Anote a cor.

2. Encha um tubo de ensaio até um quarto com a solução Y de pH desconhecido. Adicione três gotas do vermelho de metila (methyl red) dentro da solução e misture completamente. Anote a cor.

3. Encha um tubo de ensaio até um quarto com a solução Z de pH desconhecido. Adicione três gotas do vermelho de metila (methyl red) dentro da solução e misture completamente. Anote a cor.

Anote a cor do indicador nas soluções-amostras (sem pontuação)

indicador Cor observada

na amostra X na amostra Y na amostra Z

Vermelho de metila

c1) Dentre as três soluções-amostra, selecione aquela que pode ter o pH determinado espectrofotometricamente usando o vermelho de metila como indicador.

Amostra X Amostra Y Amostra Z

4. Use uma proveta para transferir 10 cm3 da solução desconhecida selecionada para um béquer. Adicione três gotas do indicador vermelho de metila (methyl red) dentro da solução e misture completamente. Anote a absorbância a 470 nm e a 520 nm.

5. Calcule a razão entre as concentrações da forma básica e da forma ácida do vermelho de metila (methyl red) na solução.

6. Calcule o pH da solução desconhecida selecionada.



Anote os valores de absorbância da solução resultante

solução desconhecida selecionada A (470 nm) A (520 nm)

c2) Calcule a razão entre as concentrações da forma básica e da forma ácida do vermelho de metila (methyl red) na solução desconhecida e o valor de pH da solução desconhecida.


A razão entre as concentrações da forma básica e da forma ácida do vermelho de metila (methyl red) na solução desconhecida e o valor de pH da solução desconhecida são:

Amostra [In–] / [HIn] pH

____________________ (2 dígitos após a vírgula)

___________________

(2 dígitos após a vírgula)



Exame Experimental

Prática 1B



Reagentes e equipamentos (Prática 1B)

I. Reagentes e materiais (em negrito está escrito o que contém no rótulo)

Códigos de risco e

segurançaa

Solução A - Solution A (KIO3 10.7042 g in 5.00 dm3), 60

cm3 em um recipiente de plástico. H272-H315-H319-H335

Solução B (Solution B) (solução saturada de Ca(IO3)2), 50

cm3 em um recipiente de plástico. H272-H315-H319-H335

Solução C (Solution C) (Ca(IO3)2 saturado em solução

diluída de KIO3 de concentração desconhecida), 50 cm3 em

um recipiente de plástico.

H272-H315-H319-H335

Solução de Na2S2O3, 200 cm3, em um recipiente de plástico

Solução de KI 10% (m/v), KI 10% (w/v), 100 cm3, em um

recipiente de plástico.

H300-H330-H312-H315-

H319-H335

HCl 1 mol dm-3, 100 cm3, em um recipiente de plástico. H290-H314-H335

Solução de amido 0,1% (m/v), Starch solution 0,1% (w/v),

30 cm3, em um recipiente conta-gotas de vidro.

Água destilada (Distilled water), 500 cm3 em uma Pisseta.

Água destilada (Distilled water), 1000 cm3 em um galão de

plástico.

aVeja a página 35 para a definição de Códigos de risco e segurança

II. Equipamentos e Vidrarias

Vidrarias Individuais Quantidade

Béquer, 100 cm3 2

Béquer, 250 cm3 1

Erlenmeyer, 125 cm3 9

Pipeta volumétrica, 5,00 cm3 2

Pipeta volumétrica, 10,00 cm3 1

Proveta, 10,0 cm3 1

Proveta, 25,0 cm3 2

Pipeta de Pasteur 1

Bulbo de borracha para pipeta de Pasteur 1

Funil de vidro, 7,5 cm de diâmetro 2

Funil de plástico, 5,5 cm de diâmetro 1

Papel de filtro em uma bolsa com zíper 3

Bureta, 50,0 cm3 1

Suporte e Garra para bureta 1

Argola ou anel de suporte 2



Prática 1B a b c

Total a1 a2 a3 b1 b2 b3 c1 c2 c3

Pontuação máxima 1 5 1 6 1 2 6 1 3 26

Pontuação obtida


Problema 1B: Iodato de cálcio

O iodato de cálcio é um sal inorgânico composto por íons de cálcio e iodato. Ca(IO3)2 é moderadamente solúvel em água. O equilíbrio é estabelecido entre o sal não dissolvido e a solução saturada do sal.

Ca(IO3)2 (s) Ca2+

(aq) + 2 IO3–

(aq)

Os dados de titulação serão usados para determinar a concentração de íons iodato em uma solução saturada de Ca(IO3)2 e, em seguida, para determinar o valor de Kps para Ca(IO3)2.

A concentração de íon iodato será determinada, na presença de iodeto de potássio (KI), por titulação com uma solução padrão de tiossulfato de sódio (Na2S2O3). O amido será usado como indicador.

A “Parte a” está associada à padronização do Na2S2O3. A “Parte b” é a determinação do Kps do Ca(IO3)2.

Na “Parte c”, o Ca(IO3)2 sólido é dissolvido numa solução diluída de KIO3 de concentração desconhecida. Após repouso por 3 dias, o equilíbrio também é estabelecido entre o sal não dissolvido e a solução saturada do sal. A concentração de íon iodato será determinada usando o mesmo método titulométrico e, em seguida, usada para calcular a concentração da solução diluída de KIO3.

Parte a

Padronização do Na2S2O3

1. Preencha a bureta com a solução Na2S2O3.

2. Pipete 10,00 cm3 da solução padrão de KIO3 (fornecida como solução A: 10,7042 g de KIO3 em 5,00 dm3) para um Erlenmeyer. Adicione 10 cm3 de KI 10% (m/v) e 10 cm3 de HCl 1 mol dm-3 ao Erlenmeyer. A solução deve se tornar marrom escura à medida que o I2 é formado.

3. Titule com solução de Na2S2O3 até a mistura se tornar amarelo pálida. Adicione 2 cm3 de solução de amido 0,1% (m/v). A solução deve ficar azul escura. Titule cuidadosamente até o ponto final incolor. Anote o volume da solução de Na2S2O3.



a1) Balanceie as equações químicas relevantes.

_______ IO3–

(aq) + _____ I– (aq) + _____ H3O+

(aq) _____ I2(aq) + _____ H2O(l)

_____ I2 (aq) + _____ S2O32–

(aq) _____ I– (aq) + _____ S4O6

2– (aq)

a2) Anote o volume da solução de Na2S2O3.

(Você não precisa preencher a tabela inteira)

Número da Titulação

1 2 3

Leitura inicial da solução de Na2S2O3, cm3, na bureta

Leitura final da solução de Na2S2O3, cm3, na bureta

Volume consumido da solução de Na2S2O3, cm3

Volume aceito, cm3; V1 =

a3) Calcule a concentração da solução de Na2S2O3.

Concentração de Na2S2O3, mol dm-3: ___________ (responda com 4 dígitos após a vírgula)

(Se você não conseguir encontrar a concentração de Na2S2O3, use a concentração de 0,0700 mol dm-3 para os cálculos adicionais.)



Parte b

Determinação do Kps de Ca(IO3)2

1. Você recebeu o filtrado de uma solução saturada de Ca(IO3)2 filtrada (Solução B).

2. Pipete 5,00 cm3 do filtrado (Solução B) para um Erlenmeyer. Adicione 10 cm3 de KI 10% (m/v) e 10 cm3 de HCl 1 mol dm-3 ao Erlenmeyer.

3. Titule com solução de Na2S2O3 até a mistura se tornar amarelo pálida. Adicione 2 cm3 de solução de amido 0,1% (m/v). A solução deve ficar azul escura. Titule cuidadosamente até o ponto final incolor. Anote o volume da solução de Na2S2O3. b1) Anote o volume da solução de Na2S2O3.



1 2 3

Leitura inicial da solução Na2S2O3, cm3, na bureta

Leitura final da solução Na2S2O3, cm3, na bureta

Volume consumido da solução Na2S2O3, cm3


b2) Calcule a concentração da solução de IO3– na solução B.

Concentração de IO3– , mol dm-3: ______________ (responda com 4 dígitos após a vírgula)



b3) Calcule o valor do Kps para o Ca(IO3)2.

Kps para o Ca(IO3)2 = _________________ (responda com 3 algarismos significativos)

(Se você não conseguir encontrar o Kps, use o valor 710-7 para os cálculos adicionais.)

Parte c

Determinação da concentração da solução desconhecida de KIO3 diluída

1. Você possui o filtrado de uma solução saturada de Ca(IO3)2 dissolvida em solução diluída de KIO3 de concentração desconhecida. A solução foi previamente filtrada. (fornecida como solução C).

2. Pipete 5,00 cm3 do filtrado (solução C) para um Erlenmeyer. Adicione 10 cm3 de KI 10% (m/v) e 10 cm3 de HCl 1 mol dm-3 ao Erlenmeyer.

3. Titule com solução de Na2S2O3 até a mistura se tornar amarelo pálida. Adicione 2 cm3 de solução de amido 0,1% (m/v). A solução deve ficar azul escura. Titule cuidadosamente até o ponto final incolor. Anote o volume da solução de Na2S2O3.



c1) Anote o volume da solução Na2S2O3.



1 2 3

Leitura inicial da solução de Na2S2O3, cm3, na bureta

Leitura final da solução de Na2S2O3, cm3, na bureta

Volume consumido da solução de Na2S2O3, cm3


c2) Calcule a concentração de IO3– na solução C.

Concentração de IO3-, mol dm-3: ______________ ( responda com 4 dígitos após a vírgula)



c3) Calcule a concentração da amostra diluída de KIO3 de concentração desconhecida.

Concentração de KIO3, mol dm-3: _____________ (responda com 4 dígitos após a vírgula)



Exame Experimental

Prática 2



Reagentes e Equipamentos (Prática 2).

I. Materiais e reagentes

Reagentes Identificado

como (Rótulo) Códigos de riscos e

segurançaa Pentan-3-ona (MM = 86,13 g/mol), ~0,86 gb em um recipiente

A H225-H319-H335-H336

p-clorobenzaldeído (MM = 140,57 g/mol), ~3,5 gc em um recipiente

B H302-H315-H319-H335

Etanol, 200 cm3 em uma pisseta Ethanol H225-H319

Solução aquosa de NaOH 2 mol dm-3, 25 cm3 em um frasco

2N NaOH H290-H314

a Ver página 35 para definição sobre Códigos de riscos e segurança b Você deverá pesar o tubo contendo a pentan-3-ona instantes antes de utilizá-la. O valor exato pode ser calculado baseado na informação fornecida no rótulo. c O valor exato encontra-se indicado no rótulo.



II. Equipamentos e vidrarias

Equipamentos compartilhados Quantidade

Balança 12 por laboratório

Bomba de vácuo (aspirador de água) 2 por bancada

Caixa de isopor com gelo 1 por fileira (pode ser recarregado)

Equipamentos individuais Quantidade

Agitador com aquecimento e sensor de temperatura (temperature probe)

1

Suporte universal 1

Garras 2

Balão de fundo redondo, 100 cm³ 1

Proveta, 25 cm3 1

Proveta, 50 cm3 1

Condensador de ar (air condenser) 1

Cuba de vidro, 250 cm3 (crystallizing dish) 1

Erlenmeyer, 125 cm3 2

Kitassato, 250 cm3 1

Funil de Buchner, 25 cm3 1

Vidro de relógio 1

Pipeta de Pasteur (conta gotas) 5

Bulbos de borracha para conta gotas 2

Borracha de sucção para funil 1

Suporte de borracha para o balão 1

Barra magnética 1

Papel de filtro 3 (acondicionado em um saco

plástico) Espátula 1

Bastão de vidro 1

Pinça 1

Clipe de plástico (Plastic joint clips) 1

Pisseta (com EtOH) 1 (pode ser recarregado)

Luvas 2 (se necessário, pode-se trocar o

tamanho) Toalhas 2

Clipe metálico (paper clip) 1

Recipiente denominado “Waste Task 2”, 500 cm3 1 Frasco rotulado “Student code” para acondicionamento do produto

1

Óculos de proteção 1



Prática 2 a b

Total a1 a2 a3 b1

Pontuação máxima 2 2 2 18 24 Pontuação obtida


Prática 2: Construindo um esqueleto carbônico

A estrutura de moléculas orgânicas é essencialmente baseada na cadeia carbônica. A formação de ligações carbono-carbono desempenha um papel crucial na construção de estruturas complexas a partir de reagentes de partida mais simples. Nesse sentido, transformações sintéticas que conduzem à formação de ligações carbono-carbono têm sido historicamente alvo de bastante interesse. Neste experimento, você irá produzir uma estrutura mais elaborada a partir dos reagentes comerciais p-clorobenzaldeído e pentan-3-ona.

Notas importantes:

Etanol pode ser recarregado sem qualquer penalidade.

Todos os procedimentos de pesagem requerem a verificação por parte do supervisor de laboratório. Ele precisará assinar a folha de resposta do estudante a fim de proceder à correção. Não serão pontuados valores que não tiverem sido verificados pelo supervisor.

Um total de 18 pontos desta questão é referente à qualidade (pureza) e quantidade do material produzido. Se o produto não for submetido ao avaliador, o estudante não receberá qualquer pontuação referente a esta parte do exame.

Técnicas de RMN-1H e de determinação de ponto de fusão serão utilizadadas pelo avaliador para verificar a qualidade (pureza) do seu produto.

Parte a

1. Pegue o frasco contendo pentan-3-ona (A) (Código Axxx, por exemplo: A305) e retire o lacre (parafilme) de vedação. Pese o frasco com a tampa. Assinale o peso na folha de resposta da questão a1.

2. Prepare um banho de água (banho maria), preenchendo com água a cuba de vidro de 250 cm³, e aqueça o sistema até 55±2 °C. Coloque o clipe metálico no banho maria e

deixe-o agitando de modo que o calor possa ser distribuído igualmente no sistema.

3. Certifique-se de que uma barra magnética tenha sido colocada no balão de fundo redondo de 100 cm3. Transfira para o balão a pentan-3-ona (rotulada como A) pesada



previamente e o p-clorobenzaldeído (rotulado como B). Adicione 50 cm3 de etanol à mistura e agite até dissolução de todo o material.

4. Meça 15 cm3 da solução de NaOH (rotulada como 2N NaOH) 2 mol dm-3 usando uma proveta e adicione à mistura reacional. Tome cuidado para não molhar a junção esmerilhada do balão com a solução de NaOH.

5. Monte o sistema reacional de acordo com a Figura 1. O balão deve ser colocado no

banho maria, que deve estar na temperatura de 55±2°C. Encaixe o condensador ao balão utilizando um clipe de plástico (plastic joint clip). Mantenha a mistura reacional sob aquecimento e agitação durante 30 minutos, dentro do banho maria.

Figura 1: Montagem do sistema reacional em banho maria.

6. Remova o balão do banho maria e o coloque sob o suporte de borracha em formato de anel. (Tome cuidado! O balão deve estar quente!)

7. (Importante) Retire o sensor de temperatura do aquecedor/agitador a fim de evitar o aquecimento demasiado da chapa metálica durante as etapas de recristalização. Após desencaixar o sensor, informe o supervisor e o entregue a ele.

8. Prepare o banho de gelo, substituindo a água quente contida na cuba de vidro, de 250 cm³, por gelo e uma pequena quantidade de água. Coloque o balão no banho de gelo a fim de resfriar o sistema reacional. Nesse momento, deverá ser observada a formação de um precipitado. (Sugestão: se você não observar a formação de qualquer precipitado em 5 minutos, atrite as paredes do balão com um bastão de vidro. Isso deve induzir a precipitação.)

9. Mantenha a mistura reacional resfriando por aproximadamente 20 minutos a fim de permitir a precipitação completa do seu material.



10. Monte o sistema de filtração a vácuo de acordo com a Figura 2. Conecte o kitassato à bomba de vácuo (aspirador de água). Conecte o funil de Buchner, juntamente com a borracha de vedação, no kitassato. Coloque um papel de filtro no centro do funil. Filtre o precipitado através de sucção (vácuo) e lave-o com uma pequena quantidade de etanol gelado. Deixe ainda o sistema de vácuo ligado durante 2-3 minutos para a secagem do produto.

Figura 2: Montagem do sistema de filtração à vácuo.

11. Desconecte o vácuo (antes de desligar a bomba de vácuo). Leve o seu equipamento e

material de volta para o seu local de trabalho e deixe a área comum limpa. Colete o precipitado (produto impuro) obtido do papel de filtro e transfira-o para um frasco Erlenmeyer. Tome cuidado para não raspar demais o papel de filtro, pois você pode obter pequenos pedaços de papel como contaminante. Você deve ainda lavar com etanol o funil de Buchner, pois ele será utilizado novamente mais tarde.

12. Coloque o etanol em um Erlenmeyer separado e aqueça-o suavemente utilizando o aquecedor, na marca de 100 a 120 ºC. Por gentileza, antes de aquecer, certifique-se que o sensor de temperatura foi retirado da chapa aquecedora (aquecedor).

13. Recristalize o produto utilizando etanol. Se preferir, você pode seguir o procedimento abaixo: Adicione uma pequena quantidade de etanol quente ao frasco contendo o produto impuro enquanto agita o sistema. Continue a adição de pequenas quantidades de etanol quente (agitando após cada adição) até que o sólido esteja completamente dissolvido. Durante o processo de dissolução, você deve deixar sempre o frasco quente, mantendo-o sob o aquecedor. Tome cuidado, pois o frasco estará quente. Você pode utilizar papel toalha ou uma toalha para segurar o frasco enquanto o agita. Quando a dissolução estiver completa, coloque o frasco contendo o material dissolvido na bancada e deixe-o em repouso até resfriar a temperatura ambiente. Um produto cristalino deverá ser



observado. Caso contrário, você pode fazer atrito nas paredes do frasco, utilizando um bastão de vidro, para induzir a cristalização. Por fim, coloque o frasco no banho de gelo para completar a cristalização.

14. Filtre à vácuo o produto cristalizado (veja na etapa 10 o protocolo de filtração à vácuo) e lave o produto com pequena quantidade de etanol gelado. Deixe o precipitado sob vácuo por 2-3 minutos. Desconecte o vácuo. Deixe o produto purificado secar ao ar, na bancada, por pelo menos 15 minutos.

15. Pese o recipiente (sem tampa) rotulado com seu código de estudante. Anote o valor na folha de resposta da questão a1.

16. Transfira o produto recristalizado para o recipiente pré-pesado. Determine e anote a massa do produto purificado na folha de resposta da questão a1

17. Complete a informação no rótulo do recipiente do produto. Coloque na bancada o frasco contendo o produto. O supervisor pegará seu recipiente e assinará na folha de resposta da questão b, após o comando “STOP”. O estudante também deverá assinar a folha de resposta da questão b para obter pontuação. Uma vez que ambos, estudante e supervisor, tenham assinado, coloque o recipiente no saco plástico com zíper e entregue para ser avaliado para pontuação.

Os seguintes itens devem ser deixados na bancada:

O caderno exame/respostas (este caderno) colocado em um envelope de exame

O frasco rotulado com o “código do estudante” com as informações completas.



O Supervisor colocará um rótulo aqui, quando os compostos forem aleatoriamente distribuídos:

Axxx (Por exemplo: A567) = Código do recipiente contendo pentan-3-ona

Tarado (com tampa): Massa do (recipiente + rótulo + tampa) antes da adição da pentan-3-ona

Bxxx (Por exemplo: B567) = Código do recipiente contendo p-clorobenzaldeído

Peso líquido: Massa do p-clorobenzaldeído

a1) Use a informação fornecida no rótulo acima, junto com seus dados experimentais para fazer seus cálculos. Escreva todos os resultados na tabela abaixo.

Massa de pentan-3-ona mais o recipiente fornecido (pese com a tampa) = ___________

*A assinatura do supervisor é requerida para a pontuação

Massa de pentan-3-ona = _____________________________

Massa de p-clorobenzaldeído (copiar do rótulo):_________________________

Massa do recipiente (vazio e sem tampa) para o produto:_________________________


Massa do recipiente (sem tampa) com o produto recristalizado: __________________


Massa do produto recristalizado:______________________



a2) Escreva as estruturas de 4 compostos aromáticos plausíveis, que podem ser obtidos nesta reação, excluindo estereoisômeros.



a3) Dado abaixo o espectro de RMN 1H (em CDCl3, 400 MHz) do produto, escreva a estrutura do mesmo.

Integrais são para todos os hidrogênios presentes na molécula.

H2O CHCl3 TMS

Frequência

Integral 8 22 6



Parte b

b1) O produto que você entregar ao supervisor será caracterizado e pontuado de acordo com a porcentagem de rendimento e sua pureza. Forneça a informação do produto que você entregou.

Estado: Sólido Líquido

Assinatura do Supervisor: ___________________________(Assinado na entrega do produto)

Assinatura do Estudante: ___________________________(Assinado na entrega do produto)



Códigos de riscos e segurança

H225 Líquido e vapor altamente inflamável

H272 Pode intensificar fogo; oxidante

H290 Pode ser corrosivo para metais

H300 Fatal se ingerido

H301 Tóxico se ingerido

H302 Prejudicial se ingerido

H314 Causa severa queimadura na pele e danos aos olhos

H315 Causa irritação da pele

H319 Causa séria irritação nos olhos

H330 Fatal se inalado

H335 Pode causar irritação respiratória

H336 Pode causar sonolência ou tontura

H371 Pode causar danos aos órgãos



RMN 1H - Deslocamentos Químicos característicos

Tipo de Hidrogênio (R=Alquil, Ar=Aril)

Deslocamento Químico (ppm)

Tipo de Hidrogênio (R=Alquil, Ar=Aril)

Deslocamento Químico (ppm)

(CH3)4Si 0 (por definição)

RCH3 0,9 RCH=O 9,5-10,1

RCH2R 1,2-1,4 RCOOH' 10-13

R3CH 1,4-1,7 RCOCH3 2,1-2,3

RCH2I 3,2-3,3 RCOCH2R 2,2-2,6

RCH2Br 3,4-3,5 RCOOCH3 3,7-3,9

RCH2Cl 3,6-3,8 RCOOCH2R 4,1-4,7

RCH2F 4,4-4,5 R2C=CRCHR2 1,6-2,6

RCH2NH2 2,3-2,9 R2C=CH2 4,6-5,0

RCH2OH 3,4-4,0 R2C=CHR 5,0-5,7

RCH2OR 3,3-4,0 RC≡CH 2,0-3,0

RCH2CH2OR 1,5-1,6 ArCH3 2,2-2,5

R2NH 0,5-5,0 ArCH2R 2,3-2,8

ROH 0,5-6,0 ArH 6,5-8,5



Tabela Periódica dos Elementos

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Practical Tasks IChO2017 - BRA version